【用定时插座项目介绍STM32F103单片机外设应用和STM32CodeMX的使用（一）——原理设计：继电器/0.96寸OLED/轻触开关/时钟晶振32768】

最新推荐文章于 2025-03-26 08:45:49 发布

电子设计笔记

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文章标签：单片机 stm32 嵌入式硬件

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文章目录

前言
一、原理、功能、选型介绍
二、STM32CodeMX配置步骤
- 1.新建项目
- 2.生成代码
总结

前言

笔者拥有一个老旧平板，现在将其装在相框里，当作桌面钟表使用。平板需要充电，但是为保护电池，不想一直插着充电线，同时又不想频繁拿出来充电。因此，需要一种能定时给平板充电的装置（开关）。

市面上有此类智能插座，可以自由改变一天的某个时段的通断。究其核心，这种产品无外乎具有如下技术内容：
1、时钟系统；
2、人机交互，指令输入、信息显示等；
3、市电开关装置，固态或者线圈继电器；
在这里插入图片描述

笔者掌握的嵌入式技术完全可以实现以上技术要求：

1、主要为平板、手机等小功率设备供电，可以继电器开关方面可以有多种选择；

2、使用OLED液晶显示屏（Organic Light-Emitting Diode）做显示输出设备，OLED屏结构小巧，0.96寸；分辨率为 128*64，可以自由发挥显示内容；具备多种标准接口，作为嵌入式设备操作容易，而且价格便宜，备品备件还很容易获得；

3、这个项目使用STM32单片机，这次可以使用STM32CodeMX对硬件资源方便地配置，STM32CodeMX是STM32 芯片图形化配置工具，可以节省出开发者的前期准备工作，借此项目对这个工具做一次全面学习；

一、原理、功能、选型介绍

整体外形

将这块PCB，装进这样的壳子里。对外的接口如下：

1、市电输入，直接接到里面的充电适配器；
2、USB-A型口，外接平板的充电线，也可以接其他5V设备的充电线；
3、4个轻触开关，用来输入指令，包括设置时间一类的操作
在这里插入图片描述

壳子是透明的，可以看到OLED屏显示的内容
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原理图

这块电路板的原理图如下:
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关键器件选择和功能介绍

1、U2是STM32F103C8T6单片机，选这个芯片除了性能足够，另外原因是可以使用hal库进行开发，并且使用STM32CodeMX工具方便地进行资源配置，STM32CodeMX能让开发者把主要精力放在算法实现上；

2、RELAY1是5V线圈的小功率继电器，在电路中，它负责对外的USB1端口5V回路通断。本设计仅控制直流5V回路的通断，而不是交流220V，主要考虑到制作更容易；

3、OLED屏，0.96寸，128*64像素；具有7个引脚，可以配置成4脚SPI、 3脚SPI，以及IIC通讯方式；
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4、CN1端口直接接5V适配器的输出，这个5V电源同时要给单片机系统供电，包括LDO芯片、继电器线圈、蜂鸣器等等；

5、配置了四个轻触开关：KEY1~KEY4，初步设计是“确认”、“上翻”、“下翻”、“返回”；

6、设计了X1晶振32768Hz，作为显示时间的时钟源；STM32单片机有VBAT电源输入端，这里设计了B1锂电池，保证断电时时钟继续走时；

7、拓展功能，BUZZER1蜂鸣器，丰富人机交互；U3是温度传感器18B20，监测环境温度；

二、STM32CodeMX配置步骤

1.新建项目

1、生成代码的路径要求是非中文的，所以在此先准备一个合适的文件夹；
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2、打开软件
File->New Project新建一个项目

3、将会出现芯片选择的界面，在Part Number Search里，选择本项目使用的单片机型号：STM32F103C8T6

4、在下方会出现芯片信息，在这里双击，之后芯片的图形赫然呈现

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5、时钟配置
按照红框内配置，特别是要选择32.768kHz的时钟选项，这样才能使用时钟晶振

6、配置I/O管脚

回到Pinout & Configutation页面，在左侧GPIO选项里，对所用的管脚进行配置，在右侧芯片图形界面里，打上“图钉”标记的就是已经配置过的管脚；这里将管脚的输出电平、是否上拉或者下拉、管脚的标签名称都做了设置；

下图是已经根据原理图配置完毕的状态，如图：将KEY1~KEY4配置成了外中断，其他都是普通I/O

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7、配置调试管脚
本项目将单片机配置为串行调试接口，也就是SW接口，进入SYS->Dubug选择Serial Wire，可见在右边的芯片图形里，PA13被配置成SWDIO，PA14配置成SWCLK

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8、配置定时器资源
配置基础定时器TIM1，在程序中分配时间之用，在左侧Times选项里，选择TIM1;

在时钟源Clock Source 里选择内部时钟 Internal Clock，这表示使用了APB1时钟，即72MHz
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这里设计的时钟周期是1ms，根据选择的定时器时钟72MHz，在这里进行预分频值Prescaler和计数值Count Period的配置

Prescaler 选择72-1，这里计时时钟频率是72MHZ / 72=1MHZ。因为单片机计数是从0开始计，所以要-1，这样定时器1的计数频率变成了1MHz，也就是1us计数一次；

计数值Count Period也就是重新装载值，也就是记多少次数重新来过呢，这里设计为定时周期是1ms，也就是记到1000us重新开始记，这里就配置成1000-1，同样地因为单片机是从0开始计数的，所以要-1
在这里插入图片描述
再在NVIC Setting选项里，将TIM1 update interrupt的使能勾选上，这样就可以激活并使用TIM1的中断功能。

2.生成代码

经过以上配置，接下来可以生成代码了.
1、进入Project Manager 选项卡，在左侧Code Generator选项，点选第一个，将所有HAL库文件拷入代码中；
在Code Generated files ，勾选上第一个，产生库函数.c文件和头文件.h

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2、在Project选项卡里，在Project Name里，给项目起一个名字；
在Project Location里，给项目指定路径，注意路径不能有中文，在这里直接将项目保存在D盘根目录下，生成代码的同时，软件会生成文件，并以项目名称做文件夹名字；
在编译器选择里，选择MDK-ARM V5，笔者一直使用MDK做嵌入式编程工作